همه چیز درباره باتری اکسیژن یون

محققان دانشگاه TU Wien (وین) یک باتری یون اکسیژن پیشگام ساخته اند که دارای دوام استثنایی است، نیاز به عناصر کمیاب را از بین می برد و مشکل خطرات آتش سوزی را حل می کند.

باتری‌های لیتیوم یونی، در حالی که در دنیای امروز رایج هستند – از وسایل نقلیه الکتریکی گرفته تا گوشی‌های هوشمند انرژی می‌دهند – لزوماً راه‌حل بهینه برای همه برنامه‌ها نیستند، محققان دانشگاه TU Wien با ایجاد یک باتری اکسیژن یونی که چندین مزیت قابل توجه را ارائه می دهد، به پیشرفتی دست یافته اند.

در حالی که ممکن است با چگالی انرژی باتری‌های لیتیوم یونی مطابقت نداشته باشد، ظرفیت ذخیره‌سازی آن در طول زمان به‌طور برگشت‌ناپذیر کاهش نمی‌یابد و باعث می‌شود که عمر بسیار طولانی داشته باشد زیرا می‌توان آن را بازسازی کرد.

علاوه بر این ساخت باتری‌های یون اکسیژن به عناصر کمیاب نیاز ندارد و شامل مواد غیر قابل احتراق است. مفهوم نوآورانه باتری قبلاً منجر به یک درخواست ثبت اختراع شده است که با همکاری شرکای خود در اسپانیا ثبت شده است.

این باتری‌های یون اکسیژن می‌توانند راه‌حلی عالی برای سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی در مقیاس بزرگ، مانند باتری‌هایی که برای نگهداری انرژی الکتریکی از منابع تجدیدپذیر مورد نیاز هستند، ارائه دهند.

مواد سرامیکی به عنوان یک راه حل جدید

الکساندر اشمید از موسسه فناوری‌های شیمیایی و تجزیه و تحلیل در TU Wien می‌گوید: ما تجربه زیادی در مورد مواد سرامیکی داشته‌ایم که می‌توان از آنها برای سلول‌های سوختی برای مدتی طولانی استفاده کرد.

این به ما این ایده را داد که بررسی کنیم که آیا چنین موادی ممکن است برای ساخت باتری نیز مناسب باشند یا خیر.

مواد سرامیکی که تیم TU Wien مطالعه کردند، می توانند یون های اکسیژن با بار منفی مضاعف را جذب و آزاد کنند و هنگامی که ولتاژ الکتریکی اعمال می شود، یون های اکسیژن از یک ماده سرامیکی به ماده دیگر سرامیکی مهاجرت می کنند، پس از آن می توان آنها را وادار به مهاجرت مجدد کرد و در نتیجه جریان الکتریکی تولید کرد.

پروفسور یورگن فلیگ می گوید: اصل اولیه در واقع بسیار شبیه باتری لیتیوم یونی است، اما مواد ما مزایای مهمی دارند.

سرامیک ها قابل اشتعال نیستند - بنابراین حوادث آتش سوزی که بارها و بارها با باتری های لیتیوم یون اتفاق می افتد، عملاً منتفی هستند. علاوه بر این، نیازی به عناصر کمیاب که گران هستند یا فقط به روش های مضر برای محیط زیست استخراج می شوند، وجود ندارد.

توبیاس هوبر می‌گوید: از این نظر، استفاده از مواد سرامیکی یک مزیت بزرگ است زیرا می‌توان آنها را به خوبی تطبیق داد، شما می توانید عناصر خاصی را که بدست آوردن آنها دشوار است با سایر عناصر نسبتاً آسان جایگزین کنید.

نمونه اولیه باتری هنوز از لانتانیم استفاده می کند - عنصری که دقیقاً کمیاب نیست اما کاملاً رایج نیست، اما حتی لانتانوم نیز قرار است با چیزی ارزان‌تر جایگزین شود و تحقیقات در این زمینه در حال انجام است.

کبالت یا نیکل که در بسیاری از باتری ها استفاده می شود، اصلا استفاده نمی شود.

طول عمر بالا

اما شاید مهم‌ترین مزیت فناوری جدید باتری، طول عمر بالقوه آن باشد: الکساندر اشمید می‌گوید: در بسیاری از باتری‌ها، شما این مشکل را دارید که در برخی مواقع حامل‌های شارژ دیگر نمی‌توانند حرکت کنند، پس از آن دیگر نمی توان از آنها برای تولید برق استفاده کرد، ظرفیت باتری کاهش می یابد.

پس از چرخه های شارژ زیاد، این می تواند به یک مشکل جدی تبدیل شود.

با این حال، باتری اکسیژن-یون را می‌توان بدون هیچ مشکلی بازسازی کرد: اگر اکسیژن به دلیل واکنش‌های جانبی از دست برود، می‌توان اتلاف آن را به سادگی با اکسیژن هوای محیط جبران کرد.

مفهوم باتری جدید برای گوشی‌های هوشمند یا خودروهای الکتریکی در نظر گرفته نشده است، زیرا باتری اکسیژن یونی تنها حدود یک سوم چگالی انرژی مورد استفاده باتری‌های لیتیوم یونی را به دست می‌آورد و در دمای بین ۲۰۰ تا ۴۰۰ درجه سانتی‌گراد کار می‌کند. (با این حال، این فناوری برای ذخیره انرژی بسیار جالب است)

الکساندر اشمید می‌گوید: برای مثال، اگر به یک واحد ذخیره‌سازی انرژی بزرگ برای ذخیره موقت انرژی خورشیدی یا باد نیاز دارید، باتری یون اکسیژن می‌تواند راه‌حل عالی باشد و اگر یک ساختمان کامل پر از ماژول های ذخیره انرژی بسازید، چگالی انرژی کمتر و افزایش دمای عملیاتی نقش تعیین کننده ای ندارد.

مالکیت معنوی مجله انرژی (energymag.ir) علامت تجاری ناشر است... سایر علائم تجاری مورد استفاده در این مقاله متعلق به دارندگان علامت تجاری مربوطه می باشد، ناشر وابسته یا مرتبط با دارندگان علامت تجاری نیست و توسط دارندگان علامت تجاری حمایت، تایید یا ایجاد نشده است، مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد و هیچ ادعایی از سوی ناشر نسبت به حقوق مربوط به علائم تجاری شخص ثالث وجود ندارد.